硅导电的原理是什么 硅导电的基本原理

1、硅的基本特性

硅（Silicon）是一种常见的半导体材料，其原子序数为14，化学符号为Si，位于第14周期和第3族。硅在自然界中广泛存在于石英、硅锰矿等矿物中。硅的晶体结构为面心立方晶系，具有半导体特性。硅半导体中的电子空穴对，是半导体物理学的最基本的概念之一。

硅在自然界中的纯度较低，需要通过特殊的纯化过程来提高其纯度，以便用于半导体器件中。

2、硅半导体的导电原理

硅半导体的导电性质是由材料中电子和空穴的数量控制的。在基底芯片中，硅晶体中，每个硅原子的外层都有4个电子，它们共享与相邻原子的电子形成共价化合物。在这个化合物中，电子处于带负电荷的晶体中，形成负电子价带。同时，离开四个电子以及化合其他原子的原子将留下一个缺口，这个缺口是带正电荷的，并形成正电子价带。

硅晶片通常被掺杂了掺杂剂，通常是一些可以替代硅晶体中的原子，并且其中一个硅原子会取代或被相邻原子取代。这种替换引起了材料中空穴或电子的额外数量，形成掺杂区域。在n型掺杂区中，空穴浓度低于电子的浓度。在p型掺杂区中，空穴浓度高于电子的浓度。

当n-型和p-型的硅掺杂在一起时，电子可以从n-区域流向p-区域，空穴则可以从p-区域流向n-区域，这就构成了pn结。

3、硅半导体的内部结构

硅半导体被制成圆形晶圆，有时被称为硅片。它们有不同的直径和厚度，通常两面都会涂上一层光滑的氧化层，以保护硅片表面。在硅片中，通常有三层金属线，它们是：源、漏和栅。这三个电极运作在控制场效应晶体管（MOSFET）中，以便控制当前流经芯片的电流。

硅晶片从侧面看，有三个主要区域：正型区、负型区和p-n结区域。正型区是一个p型材料，电子少而空穴多。负型区是n型材料，电子多的空穴少。p-n结区域是n型和p型区域相结合的区域。在p-n结区域，由于两个材料电子数量不同，形成了一个电子流，这个电子流可用作半导体中的电子器件。

4、应用

硅半导体作为目前最主要的半导体材料之一，应用极为广泛。其中，一些典型的应用领域包括：

1、计算机硬盘，Solid State Drive (SSD) 的闪存存储器中使用了大量的硅。

2、通过控制硅片内部结构，可以制造一系列的电子元器件，包括二极管、场效应管、热释电型、二基极晶体管等电子器件。

3、硅片还能用于制造太阳能电池，光谱传感器等电子光学设备。